Kiến thức cơ bản về cuộn dây động cơ: bước cực, bước, hệ số cuộn dây

Các thông số cơ bản của cuộn dây động cơ

1. Góc cơ học và góc điện

Khi các cuộn dây động cơ được phân bố trong các khe lõi, chúng phải được nhúng và kết nối theo một quy tắc nhất định để tạo ra dòng điện xoay chiều hình sin đối xứng hoặc tạo ra từ trường quay. Ngoài việc liên quan đến một số thông số khác, chúng ta cũng cần sử dụng khái niệm chi phí điện để phản ánh quy luật về vị trí tương đối giữa mỗi cuộn dây và cuộn dây. Về mặt cơ học, chúng ta biết rằng một vòng tròn có thể được chia thành 360° và 360° này là những gì chúng ta thường gọi là góc cơ học. Trong kỹ thuật điện, đơn vị góc để đo các mối quan hệ điện từ được gọi là góc điện, chia mỗi chu kỳ của dòng điện xoay chiều hình sin thành 360° trên trục ngang, nghĩa là khi không gian dẫn điện đi qua một cặp cực từ, góc điện từ thay đổi 360°. Do đó, mối quan hệ giữa góc điện và góc cơ học trong động cơ là: góc điện α = số cặp cực xP x360°. Ví dụ, đối với động cơ hai cực, số cặp cực p = 1, khi đó góc điện bằng góc cơ, đối với động cơ bốn cực, p = 2, khi đó có hai cặp cực từ trong một chu vi của động cơ, và góc điện tương ứng là 2×360° = 720°. Cứ như vậy.

2. Bước cực (τ)

Bước cực của cuộn dây đề cập đến khoảng cách của mỗi cực từ trên bề mặt chu vi của lõi. Nó thường đề cập đến khoảng cách khe giữa các tâm của hai cực từ liền kề của lõi động cơ. Lõi stato được tính bằng khoảng cách khe của bề mặt khe hở không khí bên trong; rôto được tính bằng khoảng cách khe của bề mặt khe hở không khí bên ngoài của lõi. Thường có hai cách để biểu thị bước cực, một là biểu thị theo chiều dài; cách còn lại là biểu thị theo số khe. Thông thường, người ta biểu thị theo số khe. Nhìn chung, bước cực là τ=Z1/2p.

3. Cao độ (y)

Số lượng khe lõi chiếm bởi hai bên của mỗi phần tử cuộn dây của cuộn dây động cơ được gọi là bước, còn được gọi là nhịp. Khi bước của phần tử cuộn dây bằng bước cực, thì đó là cuộn dây bước đầy đủ, y = τ; khi bước của phần tử cuộn dây nhỏ hơn bước cực, thì đó là cuộn dây bước ngắn, y ＜ τ; và khi bước của phần tử cuộn dây lớn hơn bước cực, thì đó là cuộn dây bước dài y ＞ τ. Vì cuộn dây bước ngắn có nhiều ưu điểm như đầu ngắn hơn, ít vật liệu dây điện từ hơn và hệ số công suất cao hơn, nên cuộn dây bước ngắn được sử dụng mà không có ngoại lệ trong các cuộn dây hai lớp được sử dụng phổ biến hơn.

4. Hệ số quấn

Hệ số quấn là tích của hệ số khoảng cách ngắn và hệ số phân phối của cuộn dây phân phối AC, nghĩa là,

Kdp1=Kd1Kp1.

5. Góc khe (α)

Góc điện giữa hai khe liền kề của lõi động cơ được gọi là góc khe, thường được biểu thị bằng a, nghĩa là,

α=tổng góc điện/z1=p×360°/z1

6. Đai pha

Đai pha là diện tích chiếm dụng của mỗi cuộn dây pha tại mỗi cực từ, thường được biểu thị bằng góc điện hoặc số khe. Nếu cuộn dây của động cơ ba pha dưới mỗi cặp cực từ được chia thành sáu vùng, thì có ba vùng dưới mỗi cực. Vì góc khe α = 360°P/Z, nếu động cơ có 4 cực và 24 khe, thì chiều rộng của mỗi pha và mỗi vùng là qα = Z/6P * 360P/Z = 60°, và cuộn dây được nhúng trong phân phối này được gọi là cuộn dây đai pha 60°. Do những ưu điểm rõ ràng của cuộn dây đai pha liên tục 60°, nên cuộn dây này được sử dụng trong hầu hết các động cơ ba pha.

7. Số khe cắm trên mỗi cực trên mỗi pha (q)

Số khe trên mỗi cực trên mỗi pha là số khe được chiếm bởi mỗi cuộn dây pha trong mỗi cực từ và số cuộn dây được quấn trong mỗi cực trên mỗi cuộn dây pha được xác định dựa trên nó. Nghĩa là,

q=Z/2Pm

Z: số khe lõi; 2P: số cực động cơ; m: số pha động cơ.

Kết quả tính toán, nếu q là số nguyên thì gọi là quấn khe số nguyên; nếu q là phân số thì gọi là quấn khe phân số.

8. Số lượng dây dẫn trên mỗi khe

Số lượng dây dẫn trên mỗi khe của cuộn dây động cơ phải là một số nguyên, và số lượng dây dẫn trên mỗi khe của cuộn dây hai lớp cũng phải là một số nguyên chẵn. Số lượng dây dẫn trên mỗi khe của cuộn dây rôto quấn được xác định bởi điện áp mạch hở của nó. Số lượng dây dẫn trên mỗi khe của rôto quấn của động cơ cỡ trung bình phải bằng 2. Số lượng dây dẫn trên mỗi khe của cuộn dây stato có thể được tính theo công thức sau:

NS1=NΦ1m1a1/Z1

NS1: số lượng dây dẫn trên một khe của cuộn dây stato;

NΦ1: số lượng dây dẫn trên một khe được tính theo mật độ từ thông khe hở không khí;

m1: số pha của cuộn dây stato;

a1: số nhánh song song của cuộn dây stato;

Z1: số khe stato.

9. Số lượng dây dẫn nối tiếp trên mỗi pha

Số lượng dây dẫn nối tiếp trên mỗi pha đề cập đến số vòng dây của bus nối tiếp cho mỗi cuộn dây pha trong động cơ. Tuy nhiên, số vòng dây của bus nối tiếp có liên quan đến số nhánh song song trong mỗi cuộn dây pha. Nếu số nhánh song song của động cơ là kết nối 1 chiều, thì tất cả các vòng dây của các cuộn dây nối tiếp dưới mỗi cực của động cơ phải được cộng lại để trở thành số vòng dây của bus trong cuộn dây pha. Nếu có nhiều nhánh song song trong mỗi cuộn dây pha của động cơ, nghĩa là động cơ là kết nối 2 chiều, kết nối 3 chiều, v.v., thì số lượng dây dẫn nối tiếp trên mỗi pha chỉ có thể dựa trên số vòng dây của các dây nối tiếp trong một trong các cuộn dây. Vì số vòng dây của các dây nối tiếp trong mỗi nhánh trong cuộn dây pha là như nhau nên không thể tăng số vòng dây của các dây nối tiếp sau khi kết nối chúng song song để tạo thành cuộn dây pha.

10. Tổng số cuộn dây

Các cuộn dây trong động cơ được tạo thành từ các cuộn dây có nhiều kích thước và hình dạng khác nhau. Vì mỗi cuộn dây có hai mặt thành phần được nhúng trong khe lõi, nghĩa là mỗi cuộn dây phải được nhúng trong hai khe. Trong cuộn dây một lớp, vì chỉ có một mặt thành phần cuộn dây được nhúng trong mỗi khe, nên tổng số cuộn dây chỉ bằng một nửa tổng số khe; trong cuộn dây hai lớp, vì hai mặt thành phần cuộn dây được nhúng trong lớp trên và lớp dưới của mỗi khe, nên tổng số cuộn dây của nó bằng với số khe lõi.